励磁系统参数整定

系统辨识方法

系统辨识方学习总结一．系统辨识的定义关于系统辨识的定义，Zadeh是这样提出的：“系统辨识就是在输入和输出数据观测的基础上，在指定的一组模型类中确定一个与所测系统等价的模型”。L.Ljung也给 “辨识即是按规定准则在一类模型中选择一个与数据拟合得最好的模型。出了一个定义：二．系统描述的数学模型按照系统分析的定义，数学模型可以分为时间域和频率域两种。经典控制理论中微分方程和现代控制方法中的状态空间方程都是属于时域的范畴，离散模型中的差分方程和离散状态空间方程也如此。一般在经典控制论中采用频域传递函数建模，而在现代控制论中则采用时域状态空间方程建模。三．系统辨识的步骤与内容 (1)先验知识与明确辨识目的这一步为执行辨识任务提供尽可能多的信息。首先从各个方面尽量的了解待辨识的系统，例如系统飞工作过程，运行条件，噪声的强弱及其性质，支配系统行为的机理等。对辨识目的的了解，常能提供模型类型、模型精度和辨识方法的约束。 (2)试验设计试验设计包括扰动信号的选择，采样方法和间隔的决定，采样区段（采样数据长度的设计）以及辨识方式（离线、在线及开环、闭环等的考虑）等。主要涉及以下两个问题，扰动信号的选择和采样方法和采样间隔 (3)模型结构的确定模型类型和结构的选定是决定建立数学模型质量的关键性的一步，与建模的目的，对所辨识系统的眼前知识的掌握程度密切相关。为了讨论模型和类型和结构的选择，引入模型集合的概念，利用它来代替被识系统的所有可能的模型称为模型群。所谓模型结构的选定，就是在指定的一类模型中，选择出具有一定结构参数的模型M。在单输入单输出系统的情况下，系统模型结构就只是模型的阶次。当具有一定阶次的模型的所有参数都确定时，就得到特定的系统模型M，这就是所需要的数学模型。 (4)模型参数的估计参数模型的类型和结构选定以后，下一步是对模型中的未知参数进行估计，这个阶段就称为模型参数估计。

参数整定方法

1. 临界比例度法先在纯比例作用下（把积分时间放到最大，微分时间放到零），在闭合的调节系统中，从大到小地逐渐地改变调节器的比例度，就会得到一个临界振荡过程。这时的比例度叫临界比例度δk，周期为临界振荡周期Tk。记下δk和Tk，然后按经验公式来确定调节器的各参数值。 2. 衰减曲线法临界比例度法是要系统等幅振荡，还要多次试凑，而用衰减曲线法较简单，一般又有两种方法。 1）4：1衰减曲线法使系统处于纯比例作用下，在达到稳定时，用改变给定值的办法加入阶跃干扰，观察记录曲线的衰减比，然后逐渐从大到小改变比例度，使出现4：1的衰减比为止。记下此时的比例度δs和振荡周期T s。再按经验公式来确定PID数值。 2）10：1衰减曲线法有的过程，4：1衰减仍嫌振荡过强，可采用10：1衰减曲线法。方法同上，得到10：1衰减曲线，记下此时的比例度δ＇s和上升时间T＇s，再按经验公式来确定PID的数值。（四）PID参数确定的方法在选择了调节规律及相应的调节器后，就要进行PID初始参数的确定。常采用的方法有临界比例度法（又称稳定边界法）、反应曲线法、衰减曲线法、仪表参数自整定法。 1、临界比例度法：调节规律采用纯比例，不断增加K，使调节系统的被调参数作等幅振荡（即达到稳定边界）时，测量出比例放大系数Km或临界比例度Pm以及振荡周期Tm，然后，按经验数据求出初始参数。临界比例度法的调节器经验数据表调节规律P（%）T I T D P2P m PI 2.2 P m0.85T m PID 1.7 P m0.5T m0.13 T m 2、反应曲线法：反应曲线法：要确定调节器的参数应先测定对象的动态特性，即对象输入量作单位阶跃变化时被调量的反应曲线，即飞升曲线。根据飞升曲线可得到等效滞后时间τ、等效时间常数T、

串级控制系统

习题六 1．什么叫串级控制系统?画出一般串级控制系统的典型方块图。答：串级控制系统是由其结构上的特征而得名的。它是由主、副两个控制器串接工作的。主控制器的输出作为副控制器的给定值，副控制器的输出去操纵控制阀，以实现对变量的定值控制。 2．串级控制系统有哪些特点?主要使用在哪些场合? 答串级控制系统的主要特点为： (1)在系统结构上，它是由两个串接工作的控制器构成的双闭环控制系统； (2)系统的目的在于通过设置副变量来提高对主变量的控制质量} (3)由于副回路的存在，对进入副回路的干扰有超前控制的作用，因而减少了干扰对主变量的影响； (4)系统对负荷改变时有一定的自适应能力。串级控制系统主要应用于：对象的滞后和时间常数很大、干扰作用强而频繁、负荷变化大、对控制质量要求较高的场合。 3．串级控制系统中主、剧变量应如何选择? 答主变量的选择原则与简单控制系统中被控变量的选择原则是一样的。副变量的选择原则是：． (1)主、副变量间应有一定的内在联系，副变量的变化应在很大程度上能影响主变量的变化； (2)通过对副变量的选择，使所构成的副回路能包含系统的主要干扰； (3)在可能的情况下，应使副回路包含更多的主要干扰，但副变量又不能离主变量太近； (4)副变量的选择应考虑到主、副对象时间常数的匹配，以防“共振”的发生 4．为什么说串级控制系统中的主回路是定值控制系统，而副回路是随动控制系统? 答串级控制系统的目的是为了更好地稳定主变量，使之等于给定值，而

主变量就是主回路的输出，所以说主回路是定值控制系统。副回路的输出是副变量，副回路的给定值是主控制器的输出，所以在串级控制系统中，副变量不是要求不变的，而是要求随主控制器的输出变化而变化，因此是一个随动控制系统。5．怎样选择串级控制系统中主、副控制器的控制规律? 答串级控制系统的目的是为了高精度地稳定主变量，对主变量要求较高，一般不允许有余差，所以主控制器一般选择比例积分控制规律，当对象滞后较大时，也可引入适当的微分作用。串级控制系统中对副变量的要求不严。在控制过程中，副变量是不断跟随主控制器的输出变化而变化的，所以副控制器一般采用比例控制规律就行了，必要时引入适当的积分作用，而微分作用一般是不需要的。 6．如何选择串级控制系统中主、副控制器的正、反作用? 答副控制器的作用方向与副对象特性、控制阀的气开、气关型式有关，其选择方法与简单控制系统中控制器正、反作用的选择方法相同，是按照使副回路成为—个负反馈系统的原则来确定的。主控制器作用方向的选择可按下述方法进行：当主、副变量在增加(或减小时)，如果要求控制阀的动作方向是一致的，则主控制器应选“反”作用的；反之，则应选“正”作用的。从上述方法可以看出，串级控制系统中主控制器作用方向的选择完全由工艺情况确定，或者说，只取决于主对象的特性，而与执行器的气开、气关型式及副控制器的作用方向完全无关。这种情况可以这样来理解：如果将整个副回路看作是构成主回路的一个环节时，副回路这个环节的输入就是主控制器的输出(即副回路的给定)，而其输出就是副变量。由于副回路的作用总是使副变量跟随主控制器的输出变化而变化，不管副回路中副对象的特性及执行器的特性如何，当主控制器输出增加时，副变量总是增加的，所以在主回路中，副回路这个环节的特性总是“正”作用方向的。由图可见，在主回路中，由于副回路、主测量变送这两个环节的特性始终为“正”，所以为了使整个主回路构成负反馈，主控制器的作用方向仅取决于主对象的特性。主对象具有“正”作用特性(即副变量增加时，主变量亦增加)时，主控制器应选“反”作用方向，反之，当主对象具有“反”作用特性时，主控制器应选“正”作用方向。

PID控制器参数整定的方法,口诀

PID控制器参数整定的方法,口诀 P proportion 比例 I integration 积分 D differentiation 微分 PID用于控制精度比例是必须的,它直接影响精度,影响控制的结果积分它相当于力学的惯性能使震荡趋于平缓微分控制提前量它相当于力学的加速度影响控制的反应速度.太大会导致大的超调量使系统极不稳定.太小会使反应缓慢. 一般而言 PID调节是一个整体的说法在实际中 PID的比例积分微分并非总是同时使用 PI调节和PD调节使用较多. . PID调试步骤没有一种控制算法比PID调节规律更有效、更方便的了。现在一些时髦点的调节器基本源自PID。甚至可以这样说：PID调节器是其它控制调节算法的妈。为什么PID应用如此广泛、又长久不衰？因为PID解决了自动控制理论所要解决的最基本问题，既系统的稳定性、快速性和准确性。调节PID的参数，可实现在系统稳定的前提下，兼顾系统的带载能力和抗扰能力，同时，在PID调节器中引入积分项，系统增加了一个零积点，使之成为一阶或一阶以上的系统，这样系统阶跃响应的稳态误差就为零。由于自动控制系统被控对象的千差万别，PID的参数也必须随之变化，以满足系统的性能要求。这就给使用者带来相当的麻烦，特别是对初学者。下面简单介绍一下调试PID参数的一般步骤： 1．负反馈自动控制理论也被称为负反馈控制理论。首先检查系统接线，确定系统的反馈为负反馈。例如电机调速系统，输入信号为正，要求电机正转时，反馈信号也为正（PID算法时，误差=输入-反馈），同时电机转速越高，反馈信号越大。其余系统同此方法。 2．PID调试一般原则 a.在输出不振荡时，增大比例增益P。 b.在输出不振荡时，减小积分时间常数Ti。 c.在输出不振荡时，增大微分时间常数Td。 3．一般步骤 a.确定比例增益P 确定比例增益P 时，首先去掉PID的积分项和微分项，一般是令Ti=0、Td=0（具体见PID的参数设定说明），使PID为纯比例调节。输入设定为系统允许的最大值的60%~70%，由0逐渐加大比例增益P，直至系统出现振荡；再反过来，从此

系统全参数辨识+matlab+实现

实用标准文案 4. 设某物理量Y 与X 满足关系式Y=aX 2+bX+c ，实验获得一批数据如下表，试辨识模型参数a ，b 和c 。（50分）报告要求：要有问题描述、参数估计原理、程序流程图、程序清单，最后给出结果及分析。 (1)问题描述：由题意知，这是一个已知模型为Y=aX 2+bX+c ，给出了10组实验输入输出数据，要求对模型参数a ，b ，c 进行辨识。这里对该模型参数辨识采用递推最小二乘法。 (2)参数估计原理对该模型参数辨识采用递推最小二乘法，即RLS （ recurisive least square ），它是一种能够对模型参数进行在线实时估计的辨识方法。其基本思想可以概括为：新的估计值)(?k θ =旧的估计值)1(?-k θ+修正项下面将批处理最小二乘法改写为递推形式即递推最小二乘参数估计的计算方法。批处理最小二乘估计θ ?为Y T T ΦΦΦ=-1)(?θ，设k 时刻的批处理最小二乘估计为： k T k k T k Y ΦΦΦ=-1)(?θ令111)]1()()1([)()(----+-=ΦΦ=k k k P k P T k T k ?? K 时刻的最小二乘估计可以表示为 k T k Y k P k Φ=)()(?θ=)]()()[(11k y k Y k P k T k ?+Φ-- =)]1(?)()()[()1(? --+-k k k y k K k T θ ?θ ；式中)()()(k k P k K ?=，因为要推导出P(k)和K(k)的递推方程，因此这里介绍一下矩阵求逆引理：设A 、（A+BC ）和

()[()()](1)T P k I K k k P k ?=-- ② (1)() ()1()(1)()T P k k K k k P k k ???-= +- ③ （3)程序流程图 (如右图1所示）递推最小二乘法（RLS ）步骤如下：已知：a n 、b n 和d 。 Step 1 ：设置初值)0(?θ 和P(0)，输入初始数据； Step2 ：采样当前输出y(k)、和输入u(k) Step3 ：利用上面式①②③计算 )(k K 、)(?k θ和)(k P ； Step4 ：k →k+1，返回step2，继续循环。图1 程序流程图 (4) Matlab 仿真程序、输出参数估计值、参数估计变化轨迹图像、结果分析

发电机励磁系统建模及参数测试现场试验方案

发电机励磁系统建模及参数测试现场试验方案 1．概述电网“四大参数”中发电机励磁系统模型和参数是电力系统稳定分析的重要组成部分，要获得准确、可信度较高的模型和参数，现场测试是重要的环节。根据发电机励磁系统现场交接试验的一般习惯和行业标准规定的试验内容，本文选择了时域法进行发电机励磁系统的参数辨识及模型确认试验。这种试验方法的优点在于可充分利用现有设备，在常规性试验中获取参数且物理概念清晰明了容易掌握。发电机励磁参数测试确认试验的内容包括：1)发电机空载、励磁机空载及负载试验；2）发电机、励磁机时间常数测试；3）发电机空载时励磁系统阶跃响应试验；4)发电机负载时动态扰动试验等。现场试验结束后，有关部门要根据测试结果，对测试数据进行整理和计算，针对制造厂提供的AVR等模型参数，采用仿真程序或其他手段，验证原始模型的正确性，在此基础上转换为符合电力系统稳定分析程序格式要求的数学模型。为电力系统计算部门提供励磁系统参数。 2．试验措施编制的依据及试验标准 1）《发电机励磁系统试验》 2）《励磁调节器技术说明书》及《励磁调节器调试大纲》 3） GB/T7409.3-1997同步电机励磁系统大、中型同步发电机励磁系统技术要求 4） DL/T650-1998 大型汽轮发电机自并励静止励磁系统技术条件 3 试验中使用的仪器设备便携式电量记录分析仪，8840录波仪，动态信号分析仪以及一些常规仪表。 4 试验中需录制和测量的电气参数 1）发电机三相电压UA、UB、UC（录波器录制）； 2）发电机三相电流IA、IB、IC（录波器录制）； 3）发电机转子电压和转子电流Ulf、Ilf（录波器录制）；对于三机常规励磁还应测量： 1)交流励磁机定子电压（单相）Ue（标准仪表监视） 2)交流励磁机转子电压和转子电流Uef、Ief（录波器录制）； 3)永磁机端电压Upmg（录波器录制和中频电压表监视）； 4)发电机端电压给定值Vref（由数字AVR直读）； 5)励磁机用可控硅触发角（由数字AVR自读）；对于无刷励磁系统除发电机电压电流外，仅需测量励磁机励磁电压电流；但需制造厂家提供励磁机空载饱和特性曲线及相关参数。 5．试验的组织和分工参加发电机励磁系统模型参数确认试验的单位有：发电厂、励磁调节器制造厂、山东电力调度中心、山东电力研究院等。因有关方面提供的机组参数不完整或不正确，使励磁系统参数测试工作有一定的难度和风险性，为保证试验工作的正常顺利进行和机组的安全，应建立完善的组织机构，各部门的职责和分工如下： 1)电厂生技部负责整个试验的组织和协调。 2)电厂继电保护班负责试验的接线及具体安全措施。 3)电厂运行人员负责常规的操作及机组运行状态的监视。

串级控制系统的构成投运和参数整定及控制质量研究

实验一串级控制系统的构成、投运和参数整定及控制质量研究一、实验目的 1、加深理解串级控制系统的工作原理及特点。 2、掌握串级控制系统的设计和组成。 3、学习相关的组态软件 4、初步掌握串级控制系统的控制器参数调整方法。二、实验设备 1、A3000－FS现场总线型过程控制现场系统4套 2、A3000－CS上位控制系统4套三、实验要求 1、根据工艺要求和工况条件，设计出合理可行的串级控制系统。（1）要求及条件工艺要求：下水箱液位控制在某一高度上。对下水箱液位产生影响的扰动量：若干变量。（2）控制方案主被控变量c1(t)、副被控变量c2(t)及操纵变量q(t)等的选择；主控制器和副控制器控制算法的选择及正、反作用的确定等。 2、掌握串级控制系统的控制器参数整定方法和系统投运步骤。 3、经过参数调整，获得最佳的控制效果，并通过干扰来验证。四、实验内容 1、液位流量串级控制系统方案及工作原理实验以串级控制系统来控制下水箱液位，以第二支路流量为副被控变量，右边水泵直接向下水箱注水，流量变动的时间常数小、时延小，控制通道短，从而可加快提高响应速度，缩短过渡过程时间，符合副回路选择的超前，快速、反应灵敏等要求。以下水箱为主被控对象。流量的改变需要经过一定时间才能反应到下水箱液位的变化，时间常数比较大（时延较大）。如图2－1所示，

图2－1 液位－流量串级控制系统设计好下水箱和流量串级控制系统。将主控制器的输出送到副控制器的外给定输入端，而副控制器的输出去控制执行器。经反复调试，使第二支路的流量快速稳定在给定值上，这时给定值应与副反馈值相同。待流量稳定后，通过变频器快速改变流量，加入扰动（即，使干扰落入串级控制系统的副回路）。若控制器的各参数设置比较理想，且扰动量较小，经过副回路的及时控制校正，基本不会影响下水箱的液位。如果扰动量较大或控制器的各参数设置不理想，虽然经过副回路的校正，还将会影响主回路的液位，此时再由主回路进一步调节，从而完全克服上述扰动的影响，使液位调回到给定值上。当用第一动力支路把扰动加在下水箱时（即，干扰落入串级控制系统的主回路），扰动使液位发生变化，主回路产生校正作用，克服扰动对液位的影响。由于副回路的存在加快了校正作用，使扰动对主回路的液位影响较小。该串级控制系统框图如图2-2所示。图2－2 液位－流量串级控制系统原理方框图 2、液位流量串级控制系统组态表2－1 液位流量串级控制系统连接示意测量或控制量测量或控制量标号使用控制器端口电磁流量计FT102 AI0 下水箱液位LT103 AI1 调节阀FV101 AO0 3、液位流量串级控制系统实验内容与步骤

励磁系统参数计算

########大学毕业论文设计 50MW电站励磁系统参数计算指导老师：胡先洪王波、张敬学生姓名：######## 《电气工程及自动化》2002级

目录 1 发电机组参数 (3) 2 励磁变压器技术参数计算 (3) 2.1 二次侧额定线电压计算 (3) 2.2 二次侧额定线电流计算 (4) 2.3 额定容量计算 (4) 3 晶闸管整流元件技术参数计算 (5) 3.1 晶闸管元件额定电压的选择 (5) 3.2 晶闸管元件额定电流的选择 (5) 4 快速熔断器参数计算 (6) 5 励磁电缆计算 (7) 6 灭磁及过压保护计算 (7) 6.1 灭磁阀片计算 (7) 6.2 过电压保护计算 (9) 7 直流断路器计算 (9) 8 附录12

1 发电机组参数 A. 额定容量（MVA ） 58.8 B. 额定功率因数（滞后） 0.85 C. 额定电压（kV ） 10.5 D. 额定频率（Hz ） 50 E. 相数 3 F. 空载励磁电压（V ） 62 G. 额定负荷及功率因素下励磁电压（V ） 164 H. 空载励磁电流（A ） 592 I. 额定负荷下励磁电流（A ） 1065 J. 励磁绕组绝缘的最高耐压（直流V ） 1500 K. 励磁绕组75?C 的电阻（Ω） 0.1307 L. 直轴瞬态开路时间常数T 'do(s) 6.76 M. 直轴瞬态短路时间常数T 'd(s) 1.82 N. 直轴同步电抗（Xd ） 1.059 O. 直轴瞬态电抗（Xd ’） 0.308 2 励磁变压器技术参数计算 2.1 二次侧额定线电压计算励磁系统保证在机端正序电压下降到额定值的80％时，能够提供励磁系统顶值电压。励磁系统顶值电压为发电机额定容量时励磁电压的2.0倍。 A. 具体计算公式： min 2 cos 35.18.0α??= fN u fT U K U 式中： Ku----电压强励倍数（α=10?时），取2.0倍（在80%U GN 下）。

电力系统稳定器参数整定及试验探讨

电力系统稳定器参数整定及试验探讨郑兵中国神华能源股份有限公司国华惠州热电分公司广东惠州 516082 摘要：本文介绍了电力系统稳定器PSS2A模型及其参数整定过程，总结了现场试验流程及方法,对PSS放大倍数及反调现象进行了探讨，并提出了解决措施。关键词：低频振荡；电力系统稳定器；PSS2A 0引言在电力系统持续扩大规模的情况下，快速励磁系统也不断变多，励磁系统收到更大的增益，造成时间常数大幅缩小，系统的阻尼就随之被降低，以至于电气联系不强的电网产生负阻尼。这一切使得系统出现了在0.1~2.5Hz频率范围内的自发性振荡，一般我们把它叫做低频振荡。由于在其振荡时，能量通过机电联系进行有效传递，因此该过程被称为机电振荡，发电机电功率的变化是其主要表现。如图1所示，无励磁调节时电磁转矩ΔMe=ΔMD+ΔMs，此时为正阻尼转矩；当有励磁调节时，励磁调节产生一个负向的阻尼转矩向量ΔMex。［1］图1 励磁调节产生负向阻尼转矩向量研究表明，发电机电磁力矩由同步力矩、阻尼力矩两部分组成，它们分别与功角、角速度同相位。如果出现同步力矩不足的情况，可能致使滑行失步，而没有足够大的阻尼力矩的话，就会出现振荡失步。励磁控制系统中的自动电压调节以及当今的快速励磁调节是造成阻尼变弱甚至变负的重要原因。 1、PSS2A模型及参数解析图2 PSS2A模型框图

在PSS2A 模型框图中我们可以看到，其传递函数模型有以下环节：输出限幅环节、增益调整环节、三阶超前滞后相位补偿环节、ω和P 双输入隔直环节和滤波环节。该PSS 模型采用ω和P 双输入，针对不同情况的低频振荡，其阻尼效果均较为卓越。其中Tw1~Tw3表示时间常数。在滤除测量信号中的低频噪音信号时，须保证在系统稳态时，PSS 无输出，也就是隔除直流信号。这里提到的低频噪音信号一般是小于0.1Hz 的。PSS 的主要输入信号低频振荡信号（0.2~2.5Hz ）需要尽量避免受到干扰。通常在角速度输入时使用两级隔直环节，取Tw1＝Tw2＝4s （与其对应中心频率fo 取0.04Hz ）。为了过滤3Hz 以上的噪音信号，像次同步振荡信号（25Hz ）等，我们往往还需要做好另一项工作，那就是对角速度输入信号进行高频滤波。PSS2A 中通过限波器环节N M s T s T ???? ??++)1(198实现。取Tw8＝0.2s （对应中心频率fo ＝0. 8Hz ），Tw9 ＝0.1s （对应中心频率fo ＝1.6Hz ）,N=1，M=5。电磁功率输入通道通常采用一级隔直环节，为了在其后的超前滞后环节有较大的参数选取空间，该隔直环节应尽可能不对主要输入信号造成影响。折中取Tw3＝4s （对应中心频率f0＝0.04Hz ）。对电磁功率输入通道需要进行积分运算，即乘上Hs 21。但如果通过简单的乘积分环节来实现，会与前面的隔直环节s T s T w w 331+形成分子相约，这样就影响了隔直环节的隔直滤波效果。因此实际中通过惯性环节来近似s T K s 72 1+。其中时间常数7T 与隔直环节时间常数Tw3相等。在频域分析中，令3021w T f π=，该环节可以写成02 1f f j K s +。对低频噪音信号，其频率0f f <<，该环节近似为比例环节2s K ，不影响其前面的滤波环节；对主要输入信号，其频率0f f >>，该环节近似为积分环节s T K s 72 ，起到对电磁功率信号进行积分的作用。所以2s K 取值为：H T K s 27 2=。由于在系统扰动引起的功率振荡中机械功率变化较小，即加速功率积分信号基本就是电磁功率积分信号，所以进行PSS 参数计算时，可以近似按照仅有电磁功率输入的形式进行整定。即PSS 的补偿角满足式：?±?-=+3090e PSS θθ，式中：PSS θ为PSS 补偿角，e θ为发电机及励磁系统滞后角。此PSS 加入3个超前滞

基于最小二乘法的系统参数辨识

基于最小二乘法的系统参数辨识吴令红，熊晓燕，张涛太原理工大学机械电子研究所，太原 (030024) E-mail lhwu0818@https://www.360docs.net/doc/21927832.html, 摘要：系统辨识是自动控制学科的一个重要分支，由于其特殊作用，已经广泛应用于各种领域，尤其是复杂系统或参数不容易确定的系统的建模。过去，系统辨识主要用于线性系统的建模，经过多年的研究，已经形成成熟的理论。但随着社会、科学的发展，非线性系统越来越受到人们的关注，其控制与模型之间的矛盾越来越明显，因而非线性系统的辨识问题也越来越受到重视，其辨识理论不断发展和完善本。文重点介绍了系统参数辨识中最小二乘法的基本原理，并通过悬臂梁模型的辨识实例，具体说明了基于最小二乘法参数辨识在Matlab 中的实现方法。结果表明基于最小二乘法具有算法简单、精度较高等优点。关键词：系统辨识；参数辨识；滑动平均模型(ARX)；最小二乘法；Matlab 中图分类号：TH-9 1. 引言所谓辨识就是通过测取研究对象在人为输入作用下的输出响应，或正常运行时的输入输出数据记录，加以必要的数据处理和数学计算，估计出对象的数学模型。这是因为对象的动态特性被认为必然表现在它的变化着的输入输出数据之中，辨识只不过是利用数学的方法从数据序列中提炼出对象的数学模型而已[1]。最小二乘法是系统参数辨识中最基本最常用的方法。最小二乘法因其算法简单、理论成熟和通用性强而广泛应用于系统参数辨识中。本文基于悬臂梁的实测数据，介绍了最小二乘法的参数辨识在Matlab中的实现。 2. 系统辨识一般而言，建立系统的数学模型有两种方法：激励分析法和系统辨识法。前者是按照系统所遵循的物化（或社会、经济等）规律分析推导出模型。后者则是从实际系统运行和实验数据处理获得模型。如图1所示，系统辨识就是从系统的输入输出数据测算系统数学模型的理论和方法。更进一步的定义是L.A.Zadeh曾经与1962年给出的，即“系统辨识是在输入和输出的基础上，从系统的一类系统范围内，确立一个与所实验系统等价的系统”。另外，系统辨识还应该具有3个基本要素，即模型类、数据和准则[5]。被辨识系统模型根据模型形式可分为参数模型和非参数模型两大类。所谓参数模型是指微分方程、差分方程、状态方程等形式的数学模型；而非参数模型是指频率响应、脉冲响应、传递函数等隐含参数的数学模型。在辨识工程中，模型的确定主要根据经验对实际对象的特性进行一定程度上的假设，如对象的模型是线性的还是非线性的、是参数模型还是非参数模型等。在模型确定之后，就可以根据对象的输入输出数据，按照一定的辨识算法确定模型的参数[4]。 y 图1 被研究的动态系统

发电机励磁系统参数辨识研究

发电机励磁系统参数辨识研究为了了解实际中励磁系统元件的参数，可以采集运行的数据及使用参数辨识，把相关参数应用到仿真的研究里具有重大意义。本文综述了发电机励磁系统参数辨识的方法及相关国内外发展现状。标签：励磁系统；参数辨识；发电机 1 引言准确的励磁系统模型想到了励磁系统的各个部件特征，如自动稳压器（A VR），电力系统稳定器（PSS）及电压/电流转换器等，也应该是能够在它们之间反映线性或非线性相互作用。制造商提供的参数通常在离线测试的条件下进行测试，并对组件的参数进行测试，然后集成在一起，以获得不反映元件之间相互作用的集成系统模型参数，如果这些参数参数直接用于电力系统的稳定性计算，结果将与实际情况不同。因此，根据收集的数据识别励磁系统参数是非常重要的任务。在这方面，近年来，在电机励磁系统参数识别方法和应用方面，国内外电力工人做了大量的探索和实践。 2 发电机系统参数辨识国内外发展现状 2.1 人工智能法。目前用于识别发电机励磁系统参数的人工智能方法是遗传算法（GA）。GA方法是鲁棒的，对目标函数没有连续和可微的要求，局部最小值因此不会出现，可以用于處理传统搜索措施没法处理的复杂和非线性问题。基于GA方法的这些特征，GA方法可以应用于非线性系统的参数识别。下面介绍系统参数识别GA方法：就实际励磁系统而言，GA方法第一筛选对应结构的准确模型，或直接基于实际系统建模，之后随意设置多组模型参数，涵盖非线性链路。为得到优化参数，基于模型求取多个结构参数，把激励信号x场采样加入各个确认好的模型，能够获得对应的输出ym，ym和实际系统输出yr对比模型误差e，之后接着改进GA方法，最后得到最优参数模型。 2.2 时域辨识法。时域识别法可依据模型分成2个类别，一个是非参数模型识别法，意思就是第一要对于要对测试的系统识别非参数特征-时域相应（如阶跃响应），而且基于动态特征曲线得到模型参数动态拟合技术。第二个是参数识别法，意思就是基于积分，滤波及正交变换分析，这样可以直接得到各类系数和状态空间模型的微分方程，包括估计对象的详细参数，基于最小二乘法给予物理意义的参数特点，因此能够更好地去识别运行过程的方法就是参数识别法，也因为电力系统的研发离不开技术人员的分析计算，技术人员也习惯运用有具体物理意义的参数，因此能够最好地去识别运行过程的方法就是此参数识别，被广泛运用于发电机励磁系统参数，时域最小二乘法和状态滤波、矩形脉冲函数法等是识别参数的识别方法，时域最小二乘法的特征在于状态空间模型，适用于多输入多输出（MIMO）系统，可以在线性近似后应用于非线性方程，并可应用于系统的某些状态线性表壳。然而，因为使用输出误差（OE）模型的最小二乘法，我们

控制回路PID参数整定方法精

Honeywell DCS 控制回路PID参数整定方法鉴于目前一联合装置仪表回路自控率比较低，大部分的回路都是手动操作，这样不但增加了操作员的工作量，而且对产品质量也有一定的影响，特编制了此PID参数整定方法。一、修改PID参数必须有“SUPPERVISOR”及以上权限权限，用键盘钥匙可以切换权限，钥匙已送交一联合主任陈胜手中；二、打开要修改的控制回路细目画面，翻到下图所示的页面，修改PID控制回路整定的三个参数K，T1，T2；三、PID参数代表的含义 K：比例增益（放大倍数），范围为0.0～240.0； T1：积分时间，范围为0.0～1440.0，单位为分钟，0.0代表没有积分作用； T2：微分时间，范围为0.0～1440.0，单位为分钟，0.0代表没有微分作用。四、PID参数的作用（1）比例调节的特点：1、调节作用快，系统一出现偏差，调节器立即将偏差放大K倍输出； 2、系统存在余差。 K越小，过渡过程越平稳，但余差越大；K增大，余差将减小，但是不能完

全消除余差，只能起到粗调作用，但是K过大，过渡过程易振荡，K太大时，就可能出现发散振荡。（2）积分调节的特点：积分调节作用的输出变化与输入偏差的积分成正比，积分作用能消除余差，但降低了系统的稳定性，T1由大变小时，积分作用由弱到强，消除余差的能力由弱到强，只有消除偏差，输出才停止变化。（3）微分调节的特点：微分调节的输出是与被调量的变化率成正比，在引入微分作用后能全面提高控制质量，但是微分作用太强，会引起控制阀时而全开时而全关，因此不能把T2取的太大，当T2由小到大变化时，微分作用由弱到强，对容量滞后有明显的作用，但是对纯滞后没有效果。五、如果要知道控制回路的作用方式，可以进入控制回路的细目画面，进入下图所示页面：其中“CTLACTN”代表控制器作用方式，“REVERSE”表示反作用，“DIRECT”代表正作用。六、控制器的选择方法（1）P控制器的选择：它适用于控制通道滞后较小，负荷变化不大，允许被控量在一定范围内变化的系统；（2）PI控制器的选择：它适用于滞后较小，负荷变化不大，被控量不允许有余差的控制系统；

串级控制系统参数整定

实验三：串级控制系统参数整定 PID 控制器由于自身具有的相对容易理解和实现的特点而被广泛应用于过程控制工业中。在实践中，它经常被融入一个复杂的控制结构中，以达到一个更好的控制效果。在这些复杂的控制结构中，通常利用串级控制组合来减小干扰引起的最大偏差和积分误差。容易实现的优点和潜在的大控制性能的提高导致串级控制广泛应用达数十年。它已经成为一个由工业过程控制器提供的标准应用。串级控制系统由两个控制回路构成：一个可以快速动态消除输入干扰的内部回路，和一个可以调节输出效果的外部回路。通常，他们是通过一个连续的方式来整定的。首先，外部回路控制器设置为手动，对内部回路进行整定。随后，启用内部回路的整定结果，接着整定外部回路。如果控制效果不理想，应该调换整定的顺序。所以，整定串级控制系统是一项相当笨重耗时的任务，特别是具有大时间常数和时间延迟的系统。 PID 自整定解除了手动整定控制器的烦恼，并且已经成功的应用于很多工业领域中。但是，到目前为止，却很少有关于串级系统自整定技术的发展的文学报道。其中，Li et al 利用模糊逻辑进行串级控制器的自整定。Hang et al. 应用一个重复的延迟自动整定方法来整定串级控制系统，延迟反馈测试被验证了两次，一次在内部回路，另一次在外部回路。虽然特殊的控制器整定已经被自动化，但整定过程的自然顺序并没有改变。Tan 提出了一个在一个实验中实行整体整定过程的方法，但是这个实验需要过程的过去的信息。而且，外部回路设计时所用的极限频率是基于未考虑内部回路控制参数改变的初始极限频率。这篇论文提供了串级控制系统自整定的一种新方法。通过利用串级控制系统的基本性能，在外部回路中利用一个简单的延迟反馈测试来确定内部和外部回路过程模型参数。一个基于Pade 系数和Markov 参数，匹配PID 控制器整定方法的模型，被提出来控制整体系统效果。两个例子来说明该方法的有效性。 2.串级控制系统的基本原理图1 串级控制组合的结构如图1，内部回路嵌套于外部回路里，外部回路的输出变量是被控对象。控制系统由两个过程和两个控制器组成。分别为外部回路传递函数1p G ，内部回路传递函数2p G ，外部回路控制器1c G 和内部回路控制器2c G 。串级控制系统的两个控制器都是标准的反馈控制器。通常情况下，内部回路为一个比例控制器，当内部回路过程包含基本时间延迟时需要用到积分作用，外部过程使内部回路增益是有限的。为了在它影响到外部回路之前减小或消除内部回路干扰 d 2，内部回路比外部回路应该有一个更快的动态响应（工业经验法则里，至少应快5倍以上）。因此，内部闭环回路的相位滞后应该比外部回路小。这个特点就是应用串级控制的基本原理。内部回路的交叉频率比外部回路高，使内部回路控制器有更高的增益，能够在没有危及系统的稳定性的情况下

Ziegler-Nichols参数整定控制器步骤与方法

Ziegler-Nichols参数整定控制器步骤与方法：对于控制系统的一个开环传递函数：试采用Z-N整定公式计算系统的P、PI、PID控制器的参数，绘制整定后的系统单位阶跃响应。建立如下图所示的Simulink模型。开环最小二乘法的曲线拟合：（只对前30秒求出直线方程）选定相应的时间序列找到相应的值记录需要拟合的点时间序列：xout'0 Columns 1 through 9 0 0.6000 1.2000 1.8000 2.4000 3.0000 3.6000 4.2000 4.8000 Columns 10 through 18 5.4000 6.0000 6.6000 7.2000 7.8000 8.4000 9.0000 9.6000 10.2000 Columns 19 through 26 10.8000 11.4000 12.0000 12.6000 13.2000 13.8000 14.4000 15.0000 输出序列：yout' Columns 1 through 9 0 0 0 0 0 0.4200 1.4416 2.6924 3.9721 Columns 10 through 18 5.1850 6.2904 7.2759 8.1434 8.9010 9.5594 10.1300 10.6236 11.0501 Columns 19 through 26 11.4182 11.7359 12.0100 12.2465 12.4504 12.6262 12.7778 12.9086 线性拟合： cftool工具箱得出一个合适的直线，画出S曲线得到：最后编写m文件，得到L=2.2，T=9.8-2.2=7，K=13.727 % %分别用单纯的比例控制、比例积分、比例积分微分控制 L=2.2;T=7;K=13.727 KP=T/(K*L)%纯比例控制 %simulink_P仿真开始 yP=y.data; save yP %PI控制 KPi=0.9*KP%积分的比例系数 TI=L/0.3;Ki=1/TI

励磁系统参数优化工作

励磁系统参数优化工作郑邦梁，徐兵（1．华东电力试验研究院，上海200437； 2．东大集团电力自动化研究所，江苏省南京市210009） PARAMETERSOPTIMIZATIONOFEXCITATIONSYSTEM ZHENGBang －liang 1 ，XUBing （1．East China Electric Power Test ＆Research Institute ，Shanghai200437，China ； 2．Southeast University Group CO ．Electric Power Research Institute ，Nanjing 210009，China ） ABSTRACT ：Aparameter optimization method whose goalis tomake regulating index of excitation regulating system reachnational standard is introduced ．The method points out thatunified setting parameter should be used on the same type ofunit with the same excitation systemand the practicality of theoptimization method is verified on an example of 300 MW unit ．KEY WORDS ：excitation system ；regulating index ；nationalstandard reaching ；parameter ；transfer function 摘要：叙述了以励磁系统调节指标达到国要求为目标的参数优化方法，提出了当机组型号相同且励磁调节系统也相同时，应采用统一的整定参数，并以30 M W 机组为例，验证了方法的实用性。关键词：励磁系统；调节指标；达标；参数；传递函数励磁系统的一部分参数在励磁系统方式和自动励磁调节器的型号选定后就基本固有，另一部分参数可以根据励磁系统调节指标要求进行调整。励磁系统调节指标的差异，直接影响它对电力系统稳定运行发挥的作用。在GB －7049－97／T3《大、中型同步发电机励磁系统基本技术条件》中，对励磁系统调节质量的技术指标有明确的要求：保证同步发电机端电压静差率δ0≤1％，要求励磁系统有足够的静态增益；发电机空载额定电压下励磁系统阶跃响应时，发电机电压超调量不得超过阶跃量的50％，即要求励磁系统有足够的幅频和相频裕度。以往电厂在发电机投产时，大多只以能够投入发电运行为准，而未严格执行国际，投产后，运行单位一般也不再进行参数调整。此外，在相同励磁调节器的同型号机组上，励磁系统参数的整定常有较大的差异，甚至在同一电厂中相同机组间的整定值差别也很大。开展以励磁系统调节指标达到国标要求为目标的励磁调节参数优化，并使采用同类型励磁调节器的同型号机组具有统一的整定参数值是十分必要的。选择QFSN －300－2型300 MW 机组、交流励磁机整流二极管方式的励磁系统，配置SWTA 型自动励磁调节器（A VR ），对励磁系统参数进行优化研究。 2 参数优化工作步骤 2．1 原始参数收集包括发电机、励磁机和调节器等的有关参数。 2．2 建立励磁系统的数学模型对所研究的励磁系统作出数学模型，以方框图表示，供励磁参数优化计算用。 2．3 参数的计算和选定（1）励磁系统中固有参数换算。（2）励磁系统中可调整参数的选定。可调参数是指自动励磁调节器中的增益、负反馈时间常数等，它们将根据励磁系统要求达到的调节质量指标计算选定。 2．4 励磁系统仿真试验

PID控制器参数整定的一般方法

PID控制器参数整定的一般方法： PID控制器的参数整定是控制系统设计的核心内容。它是根据被控过程的特性确定PID控制器的比例系数、积分时间和微分时间的大小。PID控制器参数整定的方法很多，概括起来有两大类：一是理论计算整定法。它主要是依据系统的数学模型，经过理论计算确定控制器参数。这种方法所得到的计算数据未必可以直接用，还必须通过工程实际进行调整和修改；二是工程整定方法，它主要依赖工程经验，直接在控制系统的试验中进行，且方法简单、易于掌握，在工程实际中被广泛采用。PID控制器参数的工程整定方法，主要有临界比例法、反应曲线法和衰减法。三种方法各有其特点，其共同点都是通过试验，然后按照工程经验公式对控制器参数进行整定。但无论采用哪一种方法所得到的控制器参数，都需要在实际运行中进行最后调整与完善。现在一般采用的是临界比例法。利用该方法进行 PID控制器参数的整定步骤如下：(1)首先预选择一个足够短的采样周期让系统工作；(2)仅加入比例控制环节，直到系统对输入的阶跃响应出现临界振荡，记下这时的比例放大系数和临界振荡周期；(3)在一定的控制度下通过公式计算得到PID控制器的参数。 PID参数的设定：是靠经验及工艺的熟悉，参考测量值跟踪与设定值曲线，从而调整P、I、D的大小。书上的常用口诀：参数整定找最佳，从小到大顺序查；先是比例后积分，最后再把微分加；曲线振荡很频繁，比例度盘要放大；曲线漂浮绕大湾，比例度盘往小扳；曲线偏离回复慢，积分时间往下降；曲线波动周期长，积分时间再加长；曲线振荡频率快，先把微分降下来；动差大来波动慢。微分时间应加长；理想曲线两个波，前高后低4比1；一看二调多分析，调节质量不会低。个人认为PID参数的设置的大小，一方面是要根据控制对象的具体情况而定；另一方面是经验。P是解决幅值震荡，P大了会出现幅值震荡的幅度大，但震荡频率小，系统达到稳定时间长；I是解决动作响应的速度快慢的，I大了响应速度慢，反之则快；D是消除静态误差的，一般D设置都比较小，而且对系统影响比较小。 PID控制原理： 1、比例（P）控制：比例控制是一种最简单的控制方式。其控制器的输出与输入误差信号成比例关系。当仅有比例控制时系统输出存在稳态误差。 2、积分（I）控制：在积分控制中，控制器的输出与输入误差信号的积分成正比关系。对一个自动控制系统，如果在进入稳态后存在稳态误差，则称这个控制系统是有稳态误差的或简称有差系统。为了消除稳态误差，在控制器中必须引入“积分项”。积分项对误差取决于时间的积分，随着时间的增加，积分项会增大。这样，即便误差很小，积分项也会随着时间的增加而加大，它推动控制器的输出增大使稳态误差进一步减小，直到等于零。因此，比例+积分(PI)控制器，可以使系统在进入稳态后无稳态误差。 3、微分（D）控制：在微分控制中，控制器的输出与输入误差信号的微分（即误差的变化率）成正比关系。自动控制系统在克服误差的调节过程中可能会出现振荡甚至失稳。其原因是由于存在有较大惯性组件（环节）或有滞后组件，具有抑制误差的作用，其变化总是落后于误差的变化。解决的办法是使抑制误差的作用的变化“超前”，即在误差接近零时，抑制误差的作用就应该是零。这就是说，在控制器中仅引入“比例”项往往是不够的，比例项的作用仅是放大误差的幅值，而目前需要增加的是“微分项”，它能预测误差变化的趋势，这样，具有比例+微分的控制器，就能够提前使抑制误差的控制作用等于零，甚至为负值，从而避免了被控